用C#實現(xiàn)基于用C#實現(xiàn)基于TCP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)通訊
2024-07-21 02:20:27
供稿：網(wǎng)友
tcp協(xié)議是一個基本的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，基本上所有的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)都是基于tcp協(xié)議的，如http,ftp等等，所以要了解網(wǎng)絡(luò)編程就必須了解基于tcp協(xié)議的編程。然而tcp協(xié)議是一個龐雜的體系，要徹底的弄清楚它的實現(xiàn)不是一天兩天的功夫，所幸的是在.net framework環(huán)境下，我們不必要去追究tcp協(xié)議底層的實現(xiàn)，一樣可以很方便的編寫出基于tcp協(xié)議進行網(wǎng)絡(luò)通訊的程序。
要進行基于tcp協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)通訊，首先必須建立同遠程主機的連接，連接地址通常包括兩部分——主機名和端口，如www.yesky.com:80中，www.yesky.com就是主機名，80指主機的80端口，當然，主機名也可以用ip地址代替。當連接建立之后，就可以使用這個連接去發(fā)送和接收數(shù)據(jù)包，tcp協(xié)議的作用就是保證這些數(shù)據(jù)包能到達終點并且能按照正確的順序組裝起來。
在.net framework的類庫（class library）中，提供了兩個用于tcp網(wǎng)絡(luò)通訊的類，分別是tcpclient和tcplistener。由其英文意義顯而易見，tcpclient類是基于tcp協(xié)議的客戶端類，而tcplistener是服務(wù)器端，監(jiān)聽(listen)客戶端傳來的連接請求。tcpclient類通過tcp協(xié)議與服務(wù)器進行通訊并獲取信息，它的內(nèi)部封裝了一個socket類的實例，這個socket對象被用來使用tcp協(xié)議向服務(wù)器請求和獲取數(shù)據(jù)。因為與遠程主機的交互是以數(shù)據(jù)流的形式出現(xiàn)的，所以傳輸?shù)臄?shù)據(jù)可以使用.net framework中流處理技術(shù)讀寫。在我們下邊的例子中，你可以看到使用networkstream類操作數(shù)據(jù)流的方法。
在下面的例子中，我們將建立一個時間服務(wù)器，包括服務(wù)器端程序和客戶端程序。服務(wù)器端監(jiān)聽客戶端的連接請求，建立連接以后向客戶端發(fā)送當前的系統(tǒng)時間。
先運行服務(wù)器端程序，下面截圖顯示了服務(wù)器端程序運行的狀況：
然后運行客戶端程序，客戶端首先發(fā)送連接請求到服務(wù)器端，服務(wù)器端回應(yīng)后發(fā)送當前時間到客戶端，這是客戶端程序的截圖：
發(fā)送完成后，服務(wù)器端繼續(xù)等待下一次連接：
通過這個例子我們可以了解tcpclient類的基本用法，要使用這個類，必須使用system.net.socket命名空間，本例用到的三個命名空間如下：
using system;
using system.net.sockets;
using system.text;//從字節(jié)數(shù)組中獲取字符串時使用該命名空間中的類
首先討論一下客戶端程序，開始我們必須初始化一個tcpclient類的實例：
tcpclient client = new tcpclient(hostname, portnum);
然后使用tcpclient類的getstream()方法獲取數(shù)據(jù)流，并且用它初始化一個networkstream類的實例：
networkstream ns = client.getstream();
注意，當使用主機名和端口號初始化tcpclient類的實例時，直到跟服務(wù)器建立了連接，這個實例才算真正建立，程序才能往下執(zhí)行。如果因為網(wǎng)絡(luò)不通，服務(wù)器不存在，服務(wù)器端口未開放等等原因而不能連接，程序?qū)伋霎惓２⑶抑袛鄨?zhí)行。
建立數(shù)據(jù)流之后，我們可以使用networkstream類的read()方法從流中讀取數(shù)據(jù)，使用write()方法向流中寫入數(shù)據(jù)。讀取數(shù)據(jù)時，首先應(yīng)該建立一個緩沖區(qū)，具體的說，就是建立一個byte型的數(shù)組用來存放從流中讀取的數(shù)據(jù)。read()方法的原型描述如下：
public override int read(in byte[] buffer,int offset,int size)
buffer是緩沖數(shù)組，offset是數(shù)據(jù)（字節(jié)流）在緩沖數(shù)組中存放的開始位置，size是讀取的字節(jié)數(shù)目，返回值是讀取的字節(jié)數(shù)。在本例中，簡單地使用該方法來讀取服務(wù)器反饋的信息：
byte[] bytes = new byte[1024];//建立緩沖區(qū)
int bytesread = ns.read(bytes, 0, bytes.length);//讀取字節(jié)流
然后顯示到屏幕上：
console.writeline(encoding.ascii.getstring(bytes,0,bytesread));
最后不要忘記關(guān)閉連接：
client.close();
下面是本例完整的程序清單：
using system;
using system.net.sockets;
using system.text;
namespace tcpclientexample
{
public class tcptimeclient
{
private const int portnum = 13;//服務(wù)器端口，可以隨意修改
private const string hostname = "127.0.0.1";//服務(wù)器地址，127.0.0.1指本機
[stathread]
static void main(string[] args)
{
try
{
console.write("try to connect to "+hostname+":"+portnum.tostring()+"/r/n");
tcpclient client = new tcpclient(hostname, portnum);
networkstream ns = client.getstream();
byte[] bytes = new byte[1024];
int bytesread = ns.read(bytes, 0, bytes.length);
console.writeline(encoding.ascii.getstring(bytes,0,bytesread));
client.close();
console.readline();//由于是控制臺程序，故為了清楚的看到結(jié)果，可以加上這句
}
catch (exception e)
{
console.writeline(e.tostring());
}
}
}
}
上面這個例子清晰地演示了客戶端程序的編寫要點，下面我們討論一下如何建立服務(wù)器程序。這個例子將使用tcplistener類，在13號端口監(jiān)聽，一旦有客戶端連接，將立即向客戶端發(fā)送當前服務(wù)器的時間信息。
tcplistener的關(guān)鍵在于accepttcpclient()方法，該方法將檢測端口是否有未處理的連接請求，如果有未處理的連接請求，該方法將使服務(wù)器同客戶端建立連接，并且返回一個tcpclient對象，通過這個對象的getstream方法建立同客戶端通訊的數(shù)據(jù)流。事實上，tcplistener類還提供一個更為靈活的方法acceptsocket()，當然靈活的代價是復(fù)雜，對于比較簡單的程序，accepttcpclient()已經(jīng)足夠用了。此外，tcplistener類提供start()方法開始監(jiān)聽，提供stop()方法停止監(jiān)聽。
首先我們使用端口初始化一個tcplistener實例，并且開始在13端口監(jiān)聽：
private const int portnum = 13;
tcplistener listener = new tcplistener(portnum);
listener.start();//開始監(jiān)聽
如果有未處理的連接請求，使用accepttcpclient方法進行處理，并且獲取數(shù)據(jù)流：
tcpclient client = listener.accepttcpclient();
networkstream ns = client.getstream();
然后，獲取本機時間，并保存在字節(jié)數(shù)組中，使用networkstream.write()方法寫入數(shù)據(jù)流，然后客戶端就可以通過read()方法從數(shù)據(jù)流中獲取這段信息：
byte[] bytetime = encoding.ascii.getbytes(datetime.now.tostring());
ns.write(bytetime, 0, bytetime.length);
ns.close();//不要忘記關(guān)閉數(shù)據(jù)流和連接
client.close();
服務(wù)器端程序完整的程序清單如下：
using system;
using system.net.sockets;
using system.text;
namespace timeserver
{
class timeserver
{
private const int portnum = 13;
[stathread]
static void main(string[] args)
{
bool done = false;
tcplistener listener = new tcplistener(portnum);
listener.start();
while (!done)
{
console.write("waiting for connection...");
tcpclient client = listener.accepttcpclient();
console.writeline("connection accepted.");
networkstream ns = client.getstream();
byte[] bytetime = encoding.ascii.getbytes(datetime.now.tostring());
try
{
ns.write(bytetime, 0, bytetime.length);
ns.close();
client.close();
}
catch (exception e)
{
console.writeline(e.tostring());
}
}
listener.stop();
}
}
}
把上面兩段程序分別編譯運行，ok，我們已經(jīng)用c#實現(xiàn)了基于tcp協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)通訊，怎么樣？很簡單吧！
使用上面介紹的基本方法，我們可以很容易的編寫出一些很有用的程序，如ftp，電子郵件收發(fā)，點對點即時通訊等等，你甚至可以自己編制一個qq來！
